第四纪以来非洲季风演化的沉积学与地球化学记录

Evolution of the African monsoon during the geological time is essential to the understanding of the "tropical forcing mechanism" of the global climate system. In order to understand the evolution of the African monsoon on the orbital timescale, it is, however, necessary to obtain a continous sedimentary record that covers at least several climatic cycles. In this study, we plan to perform clay mineralogical and XRF core scanning geochemical elemental analyses on marine sediment of the topmost 45 mcd (meters composite depth) of ODP Site 969 in the eastern Mediterranean Basin in order to acquire a continous sedimentary record of terrigenous inputs during the last 2 Ma. Combined with the results obtained in the previous studies from the Levantine Basin and the Ionian Sea, we aim to built new proxies for fluvial inputs from the Nile River and eolian dust inputs from the Sahara Desert. Based on the results of this study, we expect to reconstruct the evolution of the African monsoon system during the Quaternary Period and to investigate the major controlling factors that affect the changes of African monsoon intensities on the orbital scale. By doing this study, we anticipate to answer the key questions in the understanding of the evolution of African monsoon from the sedimentological and geochemical aspects.

非洲季风的演化对于理解全球气候变化的"热带驱动"具有重要意义，而要理解非洲季风在轨道尺度上的演化必须有较长时间尺度上连续的沉积记录。本次研究旨在通过对位于东地中海中部的ODP 969站合成深度最上部45米沉积物进行粘土矿物学和元素地球化学分析，以获得第四纪以来东地中海中部陆源碎屑输入的连续的高分辨率沉积记录。结合在东地中海东部黎凡特海盆和西部艾奥尼亚海已取得的研究成果，建立尼罗河河流输入和撒哈拉粉尘输入在东地中海的替代性指标，重建非洲季风第四纪以来的变化及其控制因素。该项研究预期将回答非洲季风演化研究中的若干重要科学问题，有望在海洋沉积学和沉积地球化学方面对非洲季风演化的研究提供帮助。

本项目通过对东地中海沉积柱状样进行矿物学和沉积地球化学分析，旨在建立尼罗河河流输入和撒哈拉粉尘输入在东地中海的替代性指标，重建非洲季风第四纪以来的变化及其控制因素，回答非洲季风的演化对“热带驱动”响应机制的科学问题。通过对大洋钻探计划160航次在东地中海获得的ODP 969站、ODP 964站、ODP 966站以及法国“Marion Dufresne”科考船PROMETE III航次在地中海最东部获取的MD90-964沉积柱状样进行粘土矿物、激光粒度以及X射线荧光主量元素分析，得到以下认识：（1）爱奥尼亚海在中更新世气候转型前陆源碎屑主要来源于撒哈拉粉尘输入，其变化主要受非洲季风的岁差周期变化控制；中更新世气候转型导致欧洲南部气候和植被发生变化，来自亚平宁半岛的输入增强；300 ka以来，亚平宁半岛南部的构造运动对该海区陆源输入也有较大影响。（2）地中海东部盆地的沉积物输入主要受尼罗河的输入控制，大量来自尼罗河的粗组分在非洲季风降雨引发的尼罗河洪泛期被带至地中海，形成浊流或异重流；尼罗河古洪水事件在1500-1000 ka期间频发且强度很大，显示非洲季风在这段时间较强；（3）撒哈拉沙漠向东地中海输入的粉尘在上新世时主要来源于靠近阿尔及利亚南部的源区，其输送介质为非洲季风，因此撒哈拉粉尘输入量的峰值对应于偏心率极大值；而中更新世以来粉尘的主要源区为利比亚沙漠，主要输送介质为撒哈拉热带低压气团，此撒哈拉粉尘输入量的峰值对应于偏心率极小值；引起该变化的原因可能包括中更新世气候转型引起的热带气旋活动增强或者沃克环流发育造成的非洲季风减弱。综上，本研究通过对不同沉积物岩芯进行沉积和地球化学分析，重建了尼罗河沉积物以及撒哈拉粉尘对东地中海海输入上新世以来的变化，并探讨了不同盆地沉积输入的控制因素，全面的评估了非洲季风变化对该海区沉积输入的影响并通过代用指标的建立，重建了非洲季风变化的历史。